HO 2 1.PENDAHULUAN Pengelasan dengan gas pelindung Argon (Tungsten Iner Gas) Merupakan salah satu pengembangan dari pengelasan yang telah ada yaitu pengembangan dari pengelasan secara manual yang khususnya untuk pengelasan non ferro (alumunium, magnesium kuningan dan lain-lain, baja spesial (Stainless steel) dan logam-logam anti korosif.lainnya Juga Pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) ini tidak menggunakan proses elektroda sekali habis (non consumable electrode), Temperatur yang dihasilkan dari proses pengelasan ini adalah 30.000 0 F atau 16.648 0 C dan fungsi gas pelindung adalah untuk menghidari terjadinya oksidasi udara luar terhadap cairan logam yang dilas, maka menggunakan gas Argon, helium murni atau campuran salah satu sifat dari gas ini adalah bukan merupakan bahan b akar,melainkan sebagai gas pelindung. Pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) merupakan pengelasan yang sangat tinggi qualitasnya,juga dapat meningkatkan : 1. Kontrol yang sangat baik terhadap kemampuan adanya perubahan arus listrik dalam pengelasan 2. Hasil pengelasan pada sambungan secara visual sangat baik 3. Ujung elektroda terpusat pada bagian yang akan di las Pengertian dari pengelasan Tungsten Inert Gas. Tengsten - suatu logam yang digunakan untuk elektroda yang tidak mencair pengelasan (non cosumable), fungsinya hanya menghubungkan arus listrik dari sumber daya ke logam yang berbentuk busur panas Inert - tidak giat (aktip) Gas - bahan salutan yang melindungi busur dan daerah cairan logam tungsten Elektroda Logam yang dilas Mulut pembakar (torch) Bahan tambah Penghubung aliran arus (-) atau (+) Gas pelindung elektroda dan cairan logam
Gambar 1 : proses pengelasan dengan TIG HO 3 2.Peralatan Pengelasan 2.1 Unit Tenaga (Power Supply Unit) Pengatur arus / tombol kontrol Tombol stop/star Tombol H F Pengatur gas Tombol proses Pengaturan gas Pengatur arus Polarty /switchoutput Tombol rata-rata Terminal output Konektor pemasukan aliran gas dan air Remot arus/soket kontrol Konektor pangeluaran air dan gas Soket remot kontrol kontaktor
Gambar 2 : Mesin las Tungsten Inert Gas (TIG) Karakteristik penggunaan unit tenaga listrik yang diberikan bisa dilakukan, apabila : - Open circuit harus antara 50 volts sampai dengan 0 volts. - Aliran yang dipergunakan antara 50 amp sampai dengan 250 amp dan bisa diatur sesuai dengan keperluan dengan memutarkan alat kontrol (Current Control) dan ada juga mesin yang mengunakan alat kontrol yang menggunakan remote yang dioperasikan dengan cara injakan kaki. - Mesin las Tungsten Inert Gas (TIG) yang modern sudah menggunakan arus AC/DC dan diatur dengan menggunakan kaki, juga mesin las ini bisa dioperasikan secara multi fungsi yaitu : bisa digunakan untuk pengelasan las busur manual (MAW) dan Pengelasan dengan TIG HO 4 Karakteristik pengelasan. Secara operasional mesin las TIG menggunakan 3 macam proses yaitu : 1. Alternating Curent High Frequency (ACHF) 2. Direct Current Straight Polarity (DCSP) 3. Direct Current Reverse Polarity (DCRP) 2.1.1.Penggunaan dengan Alternating Current High Frequency (ACHF) Penyalaan busur dan operasional pengelasan - busur akan menyala apabila ada sentuhan dengan benda kerja - Dengan sentuhan elektroda pada bagian benda kerja maka elektroda akan menunjukan keadaan panas hal inlah akan terjadi awal pengelasan dengan las busur dalam penyambungan. - Sebagai 0dasar dalam awal terjadinya daerah pencairan logam terbentuk, maka bahan tambah dipanaskan sampai mencapai cairan pada tersebut sehingga akan membentuk jalur las. Kestabilan busur Bentuk busur sangat halus,tidak berisik atau suara terpatah-patah.(menggunakan gas argon) Ketidakstabilan kotoran dari electroda Hal ini diakibatkan dari terjadinya oksida antara elektroda dengan udara atau oxksida berhubungan langsung dengan daerah pencairan bahan tambah yang dilindungi busur (arc) Uatu terputus oleh adanya kotoran pada mulut pembakar Terlalu besarnya diameter elektroda Kondisi nyala busur tidak stabil dan akan mengakibatkan terlalu dalamnya penembusan cairan, juga dengan sedikitnya elektroda yang mengalir Kelebihan panjang busur Hasilnya tidak stabil dan busurnya penyalaan busur sangat singkat. Sudut busur penyambungan terlalu tajam Penyebab terjadinya sering lompat-lompat dari sisi ke sisi lainnya.dan melebarnya celah pengelasan atau sering tertutupnya celah pekerjaan.
Panjang Busur Mempertahankan kondisi busur yang pendek ( disesuaikan dengan diameter elektroda dan jaraknya kurang lebih 1/8 in). Jika busur ukurannya panjang, maka penetrasi cairan tidak akan sempurna, terutama pada sambumgan fillet, sangat mungkin akan terjadinya pengikisan pada permukaan (undercutting), tinggi jalur berlebihan dan bentuk dan hasil tidak standar Nyala busur terputus Secara perlahan-lahan nyala busur akan berkurang dan daerah pencairan akan menyempit.jumlah bahan tambah yang masuk kedaerah pencairan harus sama dengan yang dikehendaki, pada saat posisi horizontal nyala api busur akan terputus putus Kedalaman Penetrasi Penetrasi yang sedang, lebih kecil DCSP dan lebih besar dari DCRP HO 5 Sumber daya pengelasan denan a c Sirkit pengelasan achf Kondisi pengelasan Gambar 3 :pengunaan arus listrik alternating current high frequency 2.1.2Penggunaan dengan Direct Current Straight Polarity (DCSP) Penyalan busur dan operasional pengelasan Pemanasan dan pencairanya akan lebih cepat sebelum penyalaan busur dimulai terlebih dahulu benda kerja harus diberi tanda.pada akhir pengelasan harus diperhatikan atau yang berhubungan dengan bahan yang dilas (pelat).harus diperhatikan sekali. Penggunaan frequensi tinggi juga dapat direkomendasikan. Kestabilan busur las Penggunaan dengan DCSP,maka gas yang dipakai adalah gas helium Ketidakstabilan kotoran dari electroda Sama dengan menggunakan arus AC Terlalu besarnya diameter elektroda Sama dengan mengunakan arus AC Kelebihan panjang busur Sama dengan mengunakan arus AC
Sudut busur penyambungan terlalu tajam Panjang Busur Pendek, sekitar 1/16 Nyala busur terputus Sama dengan mengunakan arus AC Kedalaman Penetrasi Sempit dan dalam Sumber daya pengelasan dengan d c HO 6 Sirkit pengelasan dcsp Kondisi pengelasan Gambar 4 : Penggunaan arus listrik dengan direct current straight polarity (DCSP) 2.2.Penggunaan dengan Direct Current Reverse Polarity Penyalaan Busur dan operasionaln pengelasan Sama dengan mengunakan arus AC,tetapi elektroda disentuhakan pada benda kerja. Kestabilan busur las Gas yang digunakan adalah gas Argon Ketidakstabilan kotoran dari electroda Sama dengan mengunakan arus AC Terlalu besarnya diameter elektroda Sama dengan mengunakan arus AC Kelebihan panjang busur Sama dengan mengunakan arus AC Sudut busur penyambungan terlalu tajam Panjang Busur Pendek, sekitar 3/16 sampai dengan ¼ in
Nyala busur terputus Sama dengan mengunakan arus AC Kedalaman penetrasi Lebar dan dangkal Sumber daya pengelasan dengan d c Kondisi Sirkit pengelasan dcrp pengelasan Gambar 5 : Penggunaan arus listrik direct current reverse polarity
2.2 Unit kontrol Fungsi switch on/of yang ada pada unit kontrol adalah untuk mengatur : Besarnya arus untuk pengelasan Aliran gas Pelindung Aliran air pendingin HO 7 Kontrol unit akan bersama-sama operasional dengan sistem tenaga yang ada pada mesin las,juga bisa dioperasikan dengan remote kontrol yang menggunakan injakan kaki 2.3 Sistem awal penyalaan busur Ujung penyalaan busur atau menggunakan unit frekuensi tinggi akan terjadi penyalaan awal dengan cara menggoreskan elektroda tungsten terhadap benda kerja. Hal ini akan memberikan kontinuitas penyalaan dan pengelasan yang baik. Dalam pengerjaan pengelasan harus selalu mengunakan peralatan yang sesuai dengan kelengkapan mesin las yang telah ditentukan. 2.4 Penindis. Tempat penyimpan kapasitor, sering dikatakan juga penindis fungsi penindis ini adalah untuk mengatur perubahan pemakaian arus AC menindis komponen DC ini akan menghasilkan sirkuit pengelasan. 2.5 Menghilangkan lubang. Menghilangkan lubang pada kawah pengelasan adalah secara otomatis dengan mengurangi arus listrik pengelasan secara berangsur-angsur sampai dengan arus yang sesuai dengan yang dikehendaki atau sesuai dengan diameter elektroda, hal ini adalah untuk mencegah terjadinya pelubangan. Terjadinya pelubangan, ditekan sekecil mungkin dan diatur dalam mesin las. Dalam kasus yang lain dan sama efeknya yaitu penggunaan remot kontrol yang digerakan dengan injakan kaki 2.6 Mulut Pembakar (welding torch) Mulut pembakar dengan pendinginan udara Pendinginan untuk pengelasan dengan menggunakan udara hanya digunakan untuk pengelasan dibawah 50 amp, sedangkan untuk pengelasan diatas 50 amperes mengunakan sampai dengan 200 amperes atau lebih menggunakan air Selang saluran yang mengalirkan udara dengan gas digabungkan dengan melalui tabung PVC,juga disatukan dengan kabel arus listrik seperti dalam gambar 2 Mulut pembakar dengan pendinginan air (water cooled torches) Mulut pembakar dengan pendinginan air dibuat dengan berbagai ukuran, karena akan dioperasikan dalam berbagai besar arus listrik untuk pengelasan. Isi selang gabungan terdiri dari : 1. Saluran aliran gas yang masuk 2. Saluran aliran air yang masuk 3. Saluran aliran air keluar 4. Juga terdapat unit fuse atau tombol untuk menjalankan dan memberhentikan aliran air HO 8 Ada beberapa jenis, kabel remot kontrol disatukan dengan tombol yang ada pada pemegang mulut pembakar (torch handle) Penutup elektroda Saluran air yang masuk
Saluran air yang keluar dan kabel gas Elektroda tungsten Nozel Saluran gas argon Gambar 6 : Mulut pembakar (welding torch) dengan pendinginan air 2.7 Nozel gas pelindung Ukuran nozel yang akan digunakan oleh operator harus terlebih dahulu melihat petunjuk atau data data atau tabel yang dikeluarkan oleh perusahan yang membuat mesin las juga berapa ketetapan ukuran nozel yang sesuai dengan ukuran mulut pembakar. Seorang operator harus melihat besar kecilnya ukuran pelindung nozel dengan kesesuaian terhadap keperluan pengelasan Nosel transparant Nosel keramik Gambar 7 : Jenis pelindung nosel HO 9
Lensa gas harus berfungsi baik terhadap mulut pembakar karena gas akan melindungi terjadinya oksidasi udara luar terhadap elektroda pengelasan Semburan aliran gas Mulut pembakar busur tungsten Di dalam ada ulir Pengarah gas Lubang untuk elektroda Ulir untuk nozel Lubang pengabut Nosel keramik Elektroda tungsten Gambar 8 : Nosel las TIG 2.8 Gas pelindung Fungsi gas pelindung adalah untuk menghindari terjadinya oksidasi udara luar terhadap cairan dan akan mengakibatkan kurang sempurnanya perpaduan antara bahan tambah (filler rod) dengan cairan bahan yang disambung. Jenis gas pelindung Gas argon (Ar) Gas helium (He) Gas campuran helium dengan argon (75 % He, 25 %Ar). Gas campuran argon/helium/hydrogen. Gas argon Gas argon selalu digunakan pada pengelasan tungsten inert gas (TIG). Gas ini adalah hasil destilasi dari udara, destilasi udara menghasilkan akan menghasilkan nitrogen 78 %, oksigen 21 % dan 1 % gas lainnya termasuk gas argon Keistimewaan gas argon adalah bisa digunakan untuk pengelasan semua logam dan harga gas dipasaran relatif murah bila dibandingkan gas pelindung lainnya.
Gas helium Gas helium sangat sulit dicari dipasaran,karena produksi gas hanya ada di beberapa tempat oleh karena itu harganya sangat mahal dan penggunaanya hanya untuk pengelasan yang dalam saja lian halnya bila dibandingkan dengan gas argon bisa digunakan untuk semua logam. HO Gas campuran argon dan helium Gas campuran argon dan helium dengan prosentasi 75 % He, 25 %Ar sanagt baik untuk pengelasan logam yang berbeda jenis.salah satu gas menjadi dasar. Prosentasi gas helium paling besar, karena untuk miningkatkan temperatur pemanasan gas ini sangat baik untuk pengelasan aluminium. Kekurangan gas ini adalah rambatan panasnya terlalu cepat dan cepatnya pencairan logam, maka hasil penetrasi pengelasan lebar dan dalam Gas campuran argon/helium/hydrogen Gas campiran ini sangat baik untuk pengelasan baja (baja karbon rendah dan baja paduan), stainless steel, tembaga paduan dan nickel. Gas ini akan menghasilkan busur panas sangat baik dan kecepatan rambatan panas busur sangat baik, tetapi kekurangannya gas ini melindung terlalu lama Tanda Warna silinder Untuk memudahkan membedakan jenis gas yang digunakan untuk pengelasan dengan menggunakan gas, karena dalam pengelasan dengan menggunakan dengan gas banyak jenisnya. Sedangkan untuk pengelasan dengan menggunakan tungsten inert gas adalah : -Silinder gas Argon berwarna biru tua (peacock blue) -Silinder gas helium berwarna coklat muda (middle brown) -Silinder gas argon/helium berwarna bagian badan biru tua (peacock blue) dan bagian punggung coklat muda (middle brown) -Silinder gas argon/helium/hydrogen berwarna bagian badan biru tua (peacock blue), bagian punggung coklat muda (middle brown) dan bagian atas/penutup berwarna merah tua (red band) Gas pelindung disimpan pada botol yang dilengkapi dengan sistem pengamanan Kode warna atas/penutup Kode warnabahu botol Kode warna jenis gas Gambar 9 : Botol gas pelindung.
HO 11 Regulator dan flowmeter Regulator Fungsi regulator adalah untuk mengetahui tekanan botol dan mengatur tinggi rendahnya tekanan yang akan digunakan. Regulator untuk pengelasan tungdten inert gas di set maksimum sampai 200 Kpa Flowmeter Regulator Alat pengukur aliran gas (flowmeter) Gambar :Regulator dan flowmeter Alat pengukur aliran gas (flowmeter) adalah untuk mengukur aliran gas yang digunakan untuk melidungi proses pencairan dalam pengelasan. Di dalam alat ini mempunyai bola dalam tabung gelas yang berfungsi sebagai penunjuk ukuran gas yang dikehendaki dengan satuan cubic feet per hour (CFH) Juga ada Flowmeter yang dilengkapi dengan ekonomiser. Fungsi ekonomiser adalah untuk menghemat gas, karena gas yang digunakan apabila tidak dipakai akan terus menerus leluar, oleh karena itu maka digunakan ekenomiser sebagai pengatur gas apabila kait yang sebagai tempat menyimpan mulut pembakar mendapat beban, maka gas akan tertutup dan apabila mulut pembakar dipoakai lagi maka gas akan bekerja kembali. ekonomiser Flowmeter
Gambar 11 : Flowmeter dan ekonomiser HO 12 Sistem pengaliran gas Dalam prakteknya dalam pemakaian gas sering digunakan dengan dua cara yaitu Sistem penggunaan secara individual atau digunakan satu unit botol digunakan seorang operator. Sistem penggunaan secara manifold atau dngan menggunakan beberapa botol gas yang ditempatkan pada satu ruangan dan digunakan oleh beberapa orang, hal ini banyak digunakan di industri-industri Gambar 12 : Instalasi gas sistem manifold 2.9 Elektroda Penggunaan elektroda untuk pengelasan TIG berbeda dengan pengelasan SMAW maupun MIG. Pengelasan ini mampu membangkitkan temperatur tinggi (30000 0 F atau 16648,9 0 C) Pemilihan elektroda tungsten untuk pengelasan TIG.Titik cair tungsten adalah 6170 0 F atau (34 0 C) dan titik leburnya 700 0 F atau 5926,7 0 C. Pemilihan elektroda Elektroda tungsten merupakan jenis logam paduan (alloy) dan hasil dari manufaktur yang sangat spesific yaitu jenis ; Paduan (alloy) Kode warna Penggunaan Pure tungsten 1 % thoriated tungsten 2 % thiroated tungsten Zirconium alloyed tungsten Throium striped tungsten Green Yellow Red Brown Blue AC welding, DCRP DCSP welding DCSP welding AC welding AC welding Keuntungan penggunaan jenis elektroda dalam pengelasan TIG Setiap jenis paduan ada keuntungan dibandingkan dengan yang lainnya
.Penggunaan pengelasan TIG dengan tungsten murni harganya murah dan memberikan busur yang stabil dengan gas pelindung argon maupun helium. Juga tungsten murni dapat digunakan pengelasan pada DCRP. HO 13 Karakteristik thoriated tungsten adalah memberi keuntungan pada saat mulainya penyalaan busur dan menumbuhkan kapasitas arus listrik yang kuat, bila dibandingkan dengan tungsten murni Thorium akan menambah emisi electron pada electroda,masih dapat dijinkan pada ukuran diameter elektroda yang kecil untuk dipakai setelah mengelas Paduan zirconium dengan tungsten memberikan tahanan yang tinggi bila terjadi kontaminasi dalam pengelasan dengan menggunakan AC juga karakteristik logam ini memberikan awal penyalaan busur yang baik Thorium-striped tungsten sangat baik hasilnya dipergunakan pada AC dan karakteristik lainnya adalah awal penyalaan busur lebih cepat. Ukuran Elektroda Rata-rata ukuran diameter elektroda adalah antara 0,01 sd ¼ in (0,25 sd 6,4 mm) dan panjangnya adalah 3 sd 24 in (75 sd 600) Penggunaan elektroda pada pengelasan baja karbon Electroda diameter (in) 0,25 0,50 1 0 2,40 3,2 Tabel penggunaan electroda tungsten untuk mengelas baja karbon Tebal pelat yang di las 0,25-0,30 0,31-0,50 0,50-0,8 0,90 1,5 3,20 3,2 DCSP (amp) 15 5-20 15-80 0 140 140 170 150-200 Diameter bahan tambah 0,5 0,5 1 2,4 3,2 Kecepatan pengelasan (ipm) 12-18 12-18 12-18 12-18 12 18 12 Aliran gas argon (Cfh) 8 8 8 8 8 8 Penggunaan elektroda pada pengelasan aluminum. Tabel penggunaan elektroda tungsten untuk mengelas aluminum posisi bawah tangan Tebal pelat 3,2 6,35 9,53 12,52 25,4 Jenis sambungan Sambungan I Sambungan I Sambungan V Sambungan V Sambungan V Sambungan V Alternating Current (amp) 70 0 125 160 225 275 325 400 375 450 500-600 Diameter elektroda 2,4 4 6,35 6,35 8 9,5 Aliran gas Argon (cfh) 20 20 30 35 35 35-45 Diameter bahan tambah 2,4 3.2 4,75 6,35 6,35 6,35 9,53 Jumlah jalur las 1 1 2 2 3 8 -
HO 14 Penggunaan elektroda pada pengelasan Stainless steel Tebal pelat Jenis sambungan Current,DCSP (amp) Diameter elektroda Aliran gas Argon (cfh) Diameter bahan tambah Arc Speed (ipm) 2,38 2,38 3,18 3,18 4,76 4,76 Sambungan I Sambungan T Sambungan I Sambungan T Samb sudut Samb tumpang Samb sudut Samb tumpang 80 0 90 1 0 120 1 130 120 140 130 150 200 250 225-275 2,38 2,38 15 15 1.6 2,38 2,38 3,18 3,18 12 12 12 8 Persiapan penggunaan elektroda 1. Untuk pengelasan dengan menggunakan arus DC, maka kabel yang dihubungkan dengan mulut pembakar (torch) merupakan kabel negatip (-) sedangkan untuk benda kerja pada posisi positip (+). Untuk menajamkan ujung elektroda dengan menggunakan mesin gerinda dan pada saat menggerinda tidak boleh langsung dengan mulut pembakar akan tetapi harus dibuka dahulu batang elektroda tersebut baru diruncingkan. 2. Pengelasan dengan menggunakan DC,ketajaman ujung elektroda yang dikehenki diruncingkan kurang lebih 2 atau 2,5 kali dari diameter elektroda 3. Pengelasan dengan menggunakan AC, ujung elektroda harus berbentuk bola dengan ukuran 1,5 lebih besar dari diameter elektroda, untuk membentuk ujung elektroda menjadi bentuk bola terlebih dahulu mesin las dihubungkan atau disetel ke DCRP dan busur digoreskan sampai mencair dan akan membentuk bola ujung elekytroda tersebut. Ujung elektroda untuk L = 2 2,5 x Diameter pengelasan dengan DC elektroda Ujung elektroda untuk L = 1 x diameter elektroda pengelasan dengan AC
Gambar 13 : Bentuk ujung elektroda tungsten. HO 15 2. Bahan tambah (filler wires) Bahan tambah untuk pengelasan TIG harus spesial, karena apabila menggunakan tambah tidak terstandar kemungkinan kesempurnaan pengelasan tidak akan terbentuk. Oleh karena itu penggunaan bahan tambah harus berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh perusahaan elektroda atau asosiasi pengelasan. Bahan tambah harus dibersihkan sebelum digunakan dan pada saat mengelas tangan harus bersih dan memakai sarung tangan, sehingga bahan tambah tidak terkontiminasi oleh kotoran yang ada pada tangan. Diameter bahan tambah yang terstandar adalah : 0,8, 1,1,, 2,4,3,2, 4,0 mm dan panjang 60 cm. Cara menyimpan bahan tambah 1 Jaga kawat bahan tambah jangan sampai teroksidasi udra luar 2. Tempat penyimpanan harus selalu bersih. 3. Jangan dicampur dengan bahan tambah yang berlainan jenis dan beri label, agar supaya dalam pemilihan bahan tambah akan memudahkan. 4. Apabila bahan tambah tidak dipakai harus tetap dalam kondisi hangat. 5.Apabila akan mengelas dan mengambil bahan tambah harus menggunakan sarung tangan yang beresih agar supaya tidak terkominasi oleh kotoran dari tangan.